宋莉允帶電粒子在勻強磁場中運動課件現在是1頁\一共有32頁\編輯于星期六當磁鐵靠近電視會怎樣現在是2頁\一共有32頁\編輯于星期六【知識回顧】1、洛倫茲力產生的條件？2、洛倫茲力的大小和方向如何確定？3、洛倫茲力有什么特點？射入勻強磁場中的帶電粒子將做怎樣的運動呢？思考：現在是3頁\一共有32頁\編輯于星期六判斷下圖中帶電粒子（電量q，重力不計）所受洛倫茲力的大小和方向：一、運動形式1、帶電粒子平行射入勻強磁場時勻速直線運動。2、帶電粒子平行射入勻強磁場時做什么運動?現在是4頁\一共有32頁\編輯于星期六【推理與猜想】（1）時，洛倫茲力的方向與速度方向的關系（2）帶電粒子僅在洛倫茲力的作用下，粒子的速率變化么？能量呢？（3）洛倫茲力如何變化？（4）你猜想垂直于勻強磁場方向射入的帶電粒子可能做什么運動？——垂直現在是5頁\一共有32頁\編輯于星期六加速電壓選擇擋磁場強弱選擇擋亥姆霍茲線圈洛倫茲力演示儀【實驗驗證】電子槍現在是6頁\一共有32頁\編輯于星期六現在是7頁\一共有32頁\編輯于星期六

與不垂直拓展：粒子的軌跡是一條螺旋線現在是8頁\一共有32頁\編輯于星期六

帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的圓半徑，與粒子的速度、磁場的磁感應強度有什么關系？思考與討論什么力提供帶電粒子做勻速圓周運動的向心力？向心力的計算公式是什么？現在是9頁\一共有32頁\編輯于星期六2、圓周運動的周期思考：周期與速度、半徑什么關系？帶電粒子將在垂直于磁場的平面內做勻速圓周動

1、圓周運動的半徑現在是10頁\一共有32頁\編輯于星期六通過格雷塞爾氣泡室顯示的帶電粒子在勻強磁場中的運動徑跡1.不同帶電粒子的徑跡半徑為什么不一樣？2.同一條徑跡上為什么曲率半徑會越來越小呢？現在是11頁\一共有32頁\編輯于星期六提出問題：能否從氣泡室中帶電粒子的徑跡得到啟發，設計一個儀器，將比荷不同、初速度幾乎為零帶電粒子分開？現在是12頁\一共有32頁\編輯于星期六設計方案：設一個質量為m、電荷量為q的粒子,從容器下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場,其初速度幾乎為零,然后經過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中,最后打到照相底片D上.求：(1)求粒子進入磁場時的速率(2)求粒子在磁場中運動的軌道半徑現在是13頁\一共有32頁\編輯于星期六質譜儀通過測出粒子圓周運動的半徑，計算粒子的比荷或質量及分析同位素的儀器.現在是14頁\一共有32頁\編輯于星期六阿斯頓

阿斯頓是英國物理學家，他長期從事同位素和質譜的研究。他首次制成了聚焦性能較高的質譜儀，并用此來對許多元素的同位素及其豐度進行測量，從而肯定了同位素的普遍存在。同時根據對同位素的研究，他還提出了元素質量的整數法則。因此他榮獲了1922年的諾貝爾化學獎。FrancisWilliamAston1877－1945現在是15頁\一共有32頁\編輯于星期六1、水平導線中有電流I通過，導線正下方的電子初速度的方向與電流I的方向相同，則電子將（）···············vabIA.沿路徑a運動,軌跡是圓B.沿路徑a運動,軌跡半徑越來越大C.沿路徑a運動,軌跡半徑越來越小D.沿路徑b運動,軌跡半徑越來越小例與練B現在是16頁\一共有32頁\編輯于星期六2、有三種粒子，分別是質子（）、氚核、（）和α粒子（）束，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場方向射入勻強磁場（磁場方向垂直紙面向里），在下圖中，哪個圖正確地表示出這三束粒子的運動軌跡？（）例與練C現在是17頁\一共有32頁\編輯于星期六3、兩個勵磁線圈中每一線圈為N=140匝，半徑為R=140mm，兩線圈內的電流方向一致，大小相同為I=1.00A，線圈之間距離正好等于圓形線圈的半徑，在玻璃泡的區域內產生的磁場為勻強磁場，其磁感應強度

（特斯拉）。燈絲發出的電子經過加速電壓為U=125V的電場加速后，垂直磁場方向進入勻強磁場區域，通過標尺測得圓形徑跡的直徑為D=80.0mm，請估算電子的比荷

。（答案保留2位有效數字）例與練現在是18頁\一共有32頁\編輯于星期六解：現在是19頁\一共有32頁\編輯于星期六問題1：要認識原子核內部的情況，必須把核“打開”進行“觀察”。然而，原子核被強大的核力約束，只有用極高能量的粒子作為“炮彈”去轟擊，才能把它“打開”。那么怎樣才能產生這些高能炮彈呢？加速器現在是20頁\一共有32頁\編輯于星期六加速器中的徑跡為直線，其加速裝置要很長很長設計方案：多級加速器現在是21頁\一共有32頁\編輯于星期六多級加速器加利佛尼亞斯坦福大學的粒子加速器現在是22頁\一共有32頁\編輯于星期六問題2：有沒有什么辦法可以讓帶電粒子在加速后又轉回來被第二次加速，如此反復“轉圈圈”式地被加速，加速器裝置所占的空間不是會大大縮小嗎？現在是23頁\一共有32頁\編輯于星期六設計方案：回旋加速器回旋加速器的原理現在是24頁\一共有32頁\編輯于星期六1、作用：產生高速運動的粒子2、原理1）、兩D形盒中有勻強磁場無電場，盒間縫隙有交變電場。2）、交變電場的周期等于粒子做勻速圓周運動的周期。3）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半徑決定。已知回旋加速器中D形盒內勻強磁場的磁感應強度大小為B，D形盒的半徑為r.今將質量為m、電量為q的質子從間隙中心處由靜止釋放，求粒子在加速器內加速后所能達到的最大速度表達式.

現在是25頁\一共有32頁\編輯于星期六返回現在是26頁\一共有32頁\編輯于星期六粒子獲得最大速度粒子獲得最大動能與加速電壓無關！現在是27頁\一共有32頁\編輯于星期六費米實驗室環形加速器——美國伊利諾斯州現在是28頁\一共有32頁\編輯于星期六

如果盡量增強回旋加速器的磁場或加大D形盒半徑，我們是不是就可以使帶電粒子獲得任意高的能量嗎？

3、由于俠義相對論的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。現在是29頁\一共有32頁\編輯于星期六4、回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心的部分是分別與高頻交流電極相連的兩個D形金屬盒。兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖所示。要增大帶電粒子射出的動能，則下列說法中正確的是（）例與練A.增大勻強電場間的加速電壓B.增大磁場的磁感應強度BC.減少狹縫間的距離D.增大D形金屬盒的半徑BD現在是30頁\一共有32頁\編輯于星期六1)圓半徑r2)周期T小